连铸板坯中大型夹杂物的分析.pdf

菜钢科技
第2期(总第176期)
连铸板坯中大型夹杂物的分析
亓伟伟,张宗峰2,刘曌娲
(1技术中心;2宽厚板事业部;3粉末冶金有限公司)
摘要:为了解逹铸板坯中大型夹杂物含量、尺す及来源,采用大样电解法提取铸坯中的大型
夹杂物,利用扫描电和能谱仪对夹杂物的形貌和组成进行分析,并对尺寸大于50m的夹
杂物的来源进行了分析。试验结果表明,在锝坯宽度1/4处夹杂物含量最高。铸坯中尺す大
于50um的大型夹杂物主要来源于浇铸过程的卷渣,其余为IF精炼过程对钢中夹杂物进行
钙处理的产物、漫入式水口及耐火材料侵做产物、钢液二次氧化产物。
关词:特坯;大样电解;夹杂物;卷渣
0前言
水口快换技术。铸坯断面规格(150~300)mmx
(1500~2500)mm,拉速0.8~1.4m/min
钢中夹杂物的存在会影响铸坯及成品质量,降1.2试验方法
低钢的塑性、韧性、抗疲劳性能、耐腐蚀性能,还会破
在断面规格为200mmx2200mm的铸坯内弧
坏组织与性能的连续性和均匀性,从而影响钢材的侧,沿宽度方向从边部、14处、1/2处分别取50mm
加工性能,如焊接过程中焊缝出现裂纹、加工过程中x50mx120mm试样(取样位置如图1所示)。
开裂等问题。为提高钢水纯净度,对夹杂物的分析采用大样电解法分离出样品中的夹杂物,对夹杂物
提出了更高的要求,需要使用合适的分离检测钢中进行称重,计算铸坯中夹杂物含量,在金相显微镜下
夹杂物的分析方法,以便追踪夹杂物来源、衡量产品挑选尺寸大于50um的代表类型的夹杂物,采用扫
质量并指导生产,降低钢中夹杂物的含量们。为了描电镜及能谱仪对其形貌、尺寸及化学组成进行分
解铸坯中夹杂物含量、尺寸、来源,对某公司生产的析,根据分析结果推断夹杂物的来源。
连铸板坯中的大型夹杂物进行了检测和分析研究。
1试验材料与方法
边部1/4处12处
1.1试验材料及生产工艺
阳1取样位量示意
试验材料果用的连板坯生产工艺路线如下:2试验结果与分析
铁水预处理一顶底复吹转炉冶炼一LF精炼
板坯连铸
从不同牌号、不同炉次的铸坯上取试样进行大样
其中,转炉出钢时加人铝锰铁进行脱氧,采用锰电解后,分离出的夹杂物主要分为以下四类:形状不规
铁、硅铁进行合金化,出钢时加人合成渣进行渣洗。则的白色夹杂、黄色球状夹杂、灰色球状夹杂、透明玻
LF精炼采用铝粒、铝线、碳化硅、碳化钙脱氧,钢包璃状夹杂。试验结果如表1所示。由表1看出,夹杂
出站前喂人钙铁线对夹杂物进行变性处理;喂线后物含量与试样在铸环上的位置有关,在恃坯宽度的1/4
进行“软吹”,软吹时间12min。软吹时为避免钢液处夹杂物含量最高,边部及宽度/2处含量相对较少。
二次氧化,保持钢包顶渣渣面微动、钢液不裸于空孙玉霞对板坯结晶器钢液流动行为进行了研究2,当
气中。连铸采用弧形连铸机,弧形半径7.8m,结晶钢液从漫入式水口注人到结晶器中时,流股出侧孔在
器长度900mm,采用中间包自动开浇技术及浸入式结晶器宽度约1/4处形成强大的冲击射流冲击窄面坯
壳,钢液到达冲击点后分别形成上升流和下降流两大
作者筒介:亓伟伟(1982-),女,2005年7月毕业于东北大学治金工流股,如图2所示。上升流股沿窄面向上表面流动,到
程专业。工程师,从事板带钢产品开发及生产工艺研究。
达弯月面后推动钢液流向水口,而水口出口的钢液主
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莱钢科技
2015年4月
流股同时卷吸上部流股流向窄边,此时在结晶器上部
按类型挑选出90个尺寸大于50um的夹杂
就形成了一个大的回旋区域,此区域的往复运动导致物,对其进行能谱分析,得到夹杂物的组成,部分夹
了弯月面的波动。上回流范围越广、强度越大,越容杂物所含主要元素分析结果如表2所示。
易造成液态结晶器保护渣的波动和卷渣。在结晶器水
表2夹杂物组成(质量百分数)
口附近的区域液面波动大时钢液面裸露易造成钢液的
形貌0 Na Mg Al Si Zr S Ca K Fe
二次氧化,从而影响铸坯质量“。下降流股的一部分白色不规则4261535652301551321
沿结晶器窄面继续下行,达到一定穿透深度后,流向中
白色不规则43.9
39.8912.43
3.69
心形成与上回流区速度方向相反、范围更太的下回流
黄色透明球6.580.450.180.2310.103.0718.18
区,其强度随着向下距离的延伸而减弱,此流股对夹杂
灰色不规则54.920.351.081.43.327.79.480.955.25
物的上浮去除将产生直接影响。下降流范围越深,随
灰色球状42.46
29.29
5.55
18.47
钢液进人结晶器内的夹杂物下沉深度越深,夹杂物越
黄色透明不规则46.757.6
12.2830.46
1.8
不容易上浮。
表1大样电解试验结果
透明玻璃状40.84-1.26
l.0235.42
10.5
取样位置试样电解重量夹杂物重量夹杂物含量
透明玻璃状59.62.67
0.762.3
14.4612.54
mg
边部
由表2的分析结果看出,尺寸大于50um的夹
1768.4
0.69
3.902
宽度1/4处
1424.7
13.757
杂物为Si、AI、Ca、Mg、Na等元素的复合夹杂,扫描
宽度1/2处1725.8
1.332
7.718
电镜下代表类型夹杂物的形貌及其能谱分析结果如
宽度1/4处1923.8
4.55
23,651
图3所示。其中,白色且形状不规则呈沙粒状的夹
边部
1936.4
1.28
6.610
杂物Mg、Al、Si等元素含量较高,如图3(a)所示;S
夹杂物平均含量
11.128
边部
1772.9
0.93
5.246
含量比较高的夹杂物呈黄色透明的球状,如图3(b)
宽度1/4处1839.8
4.86
26.416
所示,或呈形状不太规则的球状;形状规则、表面粗
宽度1/2处
2445.5
1.536
6.281
糙的灰色球状夹杂A、Ca含量较高,部分含有Zr元
宽度1/4处
1721.2
2.324.
13.502
素,如图3(c)所示;Na或K元素含量较高的夹杂物
边部
2279.9
1.02
4.474
夹杂物平均含量
11.184
在显微镜下观察一般呈透明的球状或形状不规则的
边部
1454.6
0.241
1.655
玻璃状,如图3(d)所示。
宽度1/4处
1428.1
3.475
24.333
由大样电解试验得到的尺寸大于50um的夹
宽度1/2处
1492.4
0.624
4.181
宽度1/4处2260.1
4.425
19.579
杂物通常是浇铸过程中钢液二次氧化、卷